SK15162003A3 - Usporiadanie obvodov pre ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu - Google Patents

Usporiadanie obvodov pre ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu Download PDF

Info

Publication number
SK15162003A3
SK15162003A3 SK1516-2003A SK15162003A SK15162003A3 SK 15162003 A3 SK15162003 A3 SK 15162003A3 SK 15162003 A SK15162003 A SK 15162003A SK 15162003 A3 SK15162003 A3 SK 15162003A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
circuit
energy storage
charge
trigger
storage circuit
Prior art date
Application number
SK1516-2003A
Other languages
English (en)
Other versions
SK287930B6 (sk
Inventor
Michael Koch
Georg Ritzinger
Original Assignee
Moeller Geb�udeautomation KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moeller Geb�udeautomation KG filed Critical Moeller Geb�udeautomation KG
Publication of SK15162003A3 publication Critical patent/SK15162003A3/sk
Publication of SK287930B6 publication Critical patent/SK287930B6/sk

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/06—Arrangements for supplying operative power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Description

Usporiadanie obvodov pre ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu
Oblasť techniky
Vynález sa týka usporiadania obvodov pre ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu obsahujúceho zisťovacie zariadenie unikajúceho prúdu v napájacej sieti, za ktorým je zvlášť zapojené upravovacie zapojenie pre unikajúci prúd, energetický akumulačný obvod, ktorý sa nabije v závislosti od zisteného unikajúceho prúdu, spínač prahovej hodnoty, ktorý monitoruje stav nabitia energetického akumulačného obvodu a spínací prvok na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok odpojovača aspoň jedného spotrebiča napájaného z napájacej siete, pričom spínač prahovej hodnoty pri dosiahnutí vopred daného stavu nabitia (žiadanej hodnoty stavu nabitia) energetického akumulačného obvodu dá podnet spínaciemu prvku na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu.
Doterajší stav techniky
Ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu prípadne monitorovací vypínač proti unikajúcemu prúdu uvedeného druhu je známy napríklad z DE 41 12 169 Al a DE 44 29 007. U týchto usporiadaní obvodov je zvyčajne prvý spínač prahovej hodnoty vytvorený Zenerovou diódou a spínací prvok elektronickým spínačom, napríklad tyristorom.
S narastajúcim zaťažením elektrických napájacích sietí rôznymi rušivými vplyvmi, napríklad s vodovými prúdmi predradených prístrojov svietidiel, spínaných sieťových častí, taktiež frekvenčných meničov motorových pohonov alebo pôsobením búrok, vzniká pri použití ochranných vypínačov proti unikajúcemu prúdu problém, že často už malé poruchové vplyvy môžu viesť k nechceným spusteniam ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu.
Predovšetkým u spínacích prvkov vytvorených tyristormi dochádza v tejto súvislosti často k nechcenému spusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu zapnutím spínacieho prvku prostredníctvom hlavy. Je taktiež možné, že energetický akumulačný obvod sa po nechcenom predčasnom zapnutí spínacieho prvku prostredníctvom spúšťacieho prvku vybije bez toho, aby sa s ním vykonalo odpojenie od siete. To môže viesť k nespusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu. O tejte problematike sa vo vyššie uvedených dokumentoch nehovorí.
Podstata vynálezu
Úlohou predloženého vynálezu je predstaviť usporiadanie obvodov ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu na začiatku menovaného druhu, ktoré odstraňuje opísané nevýhody a umožňuje čo možno najlepšie potlačiť chybné spustenie prípadne nespustenie ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, prípadne vo všeobecnosti zvýšiť odolnosť proti rušeniu.
Podľa vynálezu sa to dosiahne tým, že sa vybaví druhým spínačom prahovej hodnoty, ktorý blokuje spínací prvok až do dosiahnutia ďalšieho vopred daného stavu nabitia (minimálneho stavu nabitia) energetického akumulačného obvodu.
Rušivé vplyvy pod prahom daným ďalším vopred daným stavom nabitia týmto už nemôžu viesť k spusteniu spínacieho prvku. Týmto spôsobom sa môže bezpečne zabrániť chybnému spusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu.
Aby sa zbránilo nespusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, môže sa v ďalšom uskutočnení vynálezu zabezpečiť, že ďalší vopred daný stav nabitia (minimálny stav nabitia) energetického akumulačného obvodu leží nad stavom nabitia potrebným na fungovanie spúšťacieho prvku.
Podľa ďalšieho variantu vynálezu sa môže zabezpečiť, že druhý spínač prahovej hodnoty sa vytvorí samostatne vedúcim hradlovým tranzistorom (J4) riadeným poľom ochudobneného typu s kanálom N. Tým sa dostane obzvlášť jednoduché a funkčne spoľahlivé usporiadanie obvodov.
Podľa ďalšieho variantu vynálezu sa môže zabezpečiť, že tranzistor riadený poľom (J4) je integrovaný spolu s ďalšími polovodičovými prvkami na jednom čipe. Toto umožňuje integráciu na obzvlášť malé a miesto šetriace zapojenie.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález bude bližšie opísaný s prihliadnutím na pripojené výkresy, v ktorých sú znázornené obzvlášť uprednostňované príklady uskutočnenia. Pritom uvádza:
obrázok 1 blokovú schému známeho ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu;
obrázok 2 zjednodušenú blokovú schému ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu podľa vynálezu s druhým spínačom 4(P prahovej hodnoty;
obrázok 3 usporiadanie obvodov uskutočnenia ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu podľa vynálezu;
obrázok 4 ďalšie zjednodušené usporiadanie obvodov formy uskutočnenia ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu podľa vynálezu.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Ochranné vypínače proti unikajúcemu prúdu, krátko nazvané vypínače FI, obsahujú ochranný monitorovací a hlásiaci vypínač. Vypínače FI vo všeobecnosti monitorujú elektrické inštalácie a odpájajú pripojenie ku sieti skôr, ako sa unikajúci prúd vychádzajúci zo siete a tečúci do zeme stane nebezpečným pre ľudí. Na to sú vypínače FI inštalované tak, že unikajúce prúdy nad určitou hodnotou vedú k odopnutiu, prípadne oddeleniu napájacej siete. Menovitý unikajúci prúd ΙΔη, tj. maximálny tolerovateľný unikajúci prúd, je zvyčajne asi 30 mA, pričom vypínač FI odpojí až po určitom tolerančnom čase, asi 10 ms. Tieto hodnoty vyplývajú z veľkosti prúdov a frekvencií nebezpečných ľuďom, ktoré môžu viesť k srdcovej fibrilácii.
Obrázok 1 uvádza modulárnu štruktúru známeho vypínača FI vo forme blokovej schémy.
U inštalácie bez unikajúceho prúdu, tj. bez unikajúceho prúdu odvádzaného do zeme, preteká prevádzkový prúd od siete k spotrebiču a odtiaľ zase späť do siete. Keď je pri chybe do zeme odvádzaný unikajúci prúd, je prúd odtekajúci k spotrebiču o túto časť väčší ako prúd tečúci späť. Tento unikajúci prúd môže pri prietoku cez človeka do zeme byť pre neho nebezpečný, prípadne môže viesť k ťažkému úrazu. Rozdielový prúd medzi odtekajúcim a späť pritekajúcim prúdom, ktorý zodpovedá unikajúcemu prúdu, sa zistí zisťovacím zariadením T.
Toto zariadenie sa skladá zo súčtového meracieho transformátora prúdu, ktorý obsahuje magnetické jadro, napríklad prstencové jadro. Jednotlivé vodiče, ktoré tvoria primárne vinutie súčtového meracieho transformátora prúdu, môžu byť vedené v jednom alebo viacerých závitoch okolo prstenca súčtového meracieho transformátora prúdu alebo pri zodpovedajúcej veľkosti očakávaných prúdových tokov jednoducho prechádzajú prstencom súčtového meracieho transformátora prúdu. Rozdiel prúdov vo vodičoch tvoriacich primárne vinutie vytvorí v sekundárnom vinutí navinutom rovnako okolo prstencového jadra súčtového meracieho transformátora prúdu magnetické pole, ktoré indukuje v sekundárnom vinutí napätie.
Zisťovacie zariadenie 10, prípadne súčtový merací transformátor prúdu takto zistí vznikajúci rozdielový prúd, prípadne unikajúci prúd a premení tento prúd na napätie na ďalšie spracovanie.
Výstupné napätie zisťovacieho zariadenia 10 sa vo všeobecnosti privedie do upravovacieho zapojenia 20. Toto je výhodné, aby vypínače FI mohli bezpečne zistiť rôzne druhy unikajúceho prúdu, napríklad pulzujúce jednosmerné unikajúce prúdy a striedavé unikajúce prúdy a unikajúce prúdy s jednosmernými zložkami. Upravovacie zapojenie 20 je preto v jednotlivých prípadoch vyhotovené rôzne a je prispôsobené na špeciálne použitie vypínača FI.
U upravovacieho zapojenia 20 sa prednostne jedná o jednoduché usmerňovacie zapojenie, ktoré usmerňuje unikajúci striedavý prúd.
Prúd vyrobený napäťovým rozdielom ležiacim na zisťovacom zariadení 10 prípadne upravovacom zapojení 20 sa vedie ďalej do energetického akumulačného obvodu 30. Pri vzniku unikajúceho prúdu sa energetický akumulačný obvod 30 nabije. Stav nabitia pritom závisí od veľkosti a trvania unikajúceho prúdu. Takéto energetické akumulačné obvody 30 sa použijú predovšetkým u oneskorovacích vypínačov FI.
Jednotlivé unikajúce prúdy, ktorých trvanie je však pod tolerančným časom, prednostne nevedú ku akumulácii pomalého nabitia energetického akumulačného obvodu 30. Tým je zabezpečené, že len unikajúci prúd väčší ako menovitý unikajúci prúd a trvajúci dlhšie ako je tolerančný čas, vedie k nabitiu energetického akumulačného obvodu 30 a v ďalšom dôsledku ku spusteniu vypínača FI.
Energetický akumulačný obvod 30 môže byť vytvorený napríklad kondenzátorom, prípadne R-C členom, ktorý sa samostatne vybíja.
Stav nabitia energetického akumulačného obvodu 30 je monitorovaný spínačom 40 prahovej hodnoty. Pri dosiahnutí určitého, ďalej označený ako žiadaný stav nabitia elektrického akumulačného obvodu 30. predá tento spínač 40 prahovej hodnoty riadiaci impulz na ďalej zaradený spínací prvok 50. čo ďalej vedie k odpojeniu vypínača FI.
Pre toto tzv. normálne spustenie vypínača FI je vopred daná žiadaná hodnota napätia priloženého na energetický akumulačný obvod 30, ktorá je určená menovitým unikajúcim prúdom ΙΔη a tolerančným časom.
Spínač 40 prahovej hodnoty je prednostne vytvorený Zenerovou diódou, ktorá má veľmi presne definované prierazné napätie.
Riadiaci impulz odovzdaný spínačom 40 prahovej hodnoty slúži na riadenie spínacieho prvku 50.
Tento prvok funguje ako výkonový spínač a vytvorí spúšťací napäťový impulz pre spúšťací prvok 60. V prípade sieťovo napäťovo závislého vypínača FI použije spúšťací prvok 60 napríklad energiu nahromadenú v energetickom akumulačnom obvode 30 na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu.
Spínací prvok 50 je vo všeobecnosti vytvorený elektronickým spínačom. Tento elektronický spínač je prednostne samozosiľovací spínací prvok napríklad tyristor. Okrem tyristorov sa môžu taktiež použiť iné prvky, ako sú tranzistory alebo elektronické relé.
Tyristory spínajú pri typických spínacích napätiach samostatne. Na normálne spúšťanie vypínača FI sa nepoužíva samostatné zopnutie tyristora, ale riadiaci signál vychádzajúci z prvého spínača 40 prahovej hodnoty, ktorý vedie k prepojeniu spínacieho prvku 50.
Spúšťací napäťový impulz generovaný spínacím prvkom 50 sa privedie na spúšťací prvok 60, ktorý odpojí spotrebič od siete.
Spúšťací prvok 60 môže byť vytvorený ako spúšťač s permanentným magnetom (PMA - Permanentmagnetauslôser). Pritom cievka pohybuje kotvou, ktorá vykoná odpojenie spotrebiča od napájacej siete 12 prostredníctvom spínacieho zámku a kontaktného prístroja.
V prípade normálneho spustenia teda z toho vyplýva nasledujúci obraz. Unikajúci prúd, ktorý má minimálne veľkosť menovitého unikajúceho prúdu a ktorý preteká dlhšiu dobu ako je tolerančný čas, spôsobí nabitie energetického akumulačného obvodu 30 až na žiadaný stav nabitia. Pri dosiahnutí žiadaného stavu nabitia zapôsobí spínač 40 prahovej hodnoty na spínací prvok 50 riadiacim impulzom, ktorý spôsobí zopnutie prípadne prepojenie tohto prvku. Tým sa generovaný spúšťací napäťový impulz vedie ďalej k spúšťaciemu prvku 60, ktorý odpojí spotrebič od siete.
Usporiadanie obvodov podľa vynálezu sa môže použiť pre vypínače FI nezávislé od sieťového napätia, ako aj závislé od sieťového napätia. U vypínača FI nezávislého od sieťového napätia však musí energia nahromadená v energetickom akumulačnom obvode 30 stačiť na to, aby sa umožnilo bezpečné odpojenie od siete spúšťacím prvkom 60. Energetický akumulačný obvod 30 a spínač 40 prahovej hodnoty sa tak majú uviesť do súladu s menovitým unikajúcim prúdom, ako aj so spúšťacím prvkom 60.
Usporiadanie načrtnuté na obrázku 1 má nevýhodu v tom, že určité nevyhnutné napäťové špičky z napájacej siete pod napätím zopnutia, nemôžu síce viesť k nabitiu energetického akumulačného obvodu 30 na žiadanú hodnotu nabitia, avšak môžu viesť k zopnutiu spínacieho prvku 50, prípadne tyristora (tzv. zapnutie prostredníctvom hlavy). Rušenia môžu prichádzať sieťou, vlastným t.z. normálnym spustením indukovaným unikajúcim prúdom alebo z druhej strany od spúšťacieho prvku 60, prípadne spúšťača s permanentným magnetom (PMA).
Toto nechcené zopnutie spínacieho prvku 50 vedie vo všeobecnosti k odpojeniu spotrebiča od siete spúšťacím prvkom 60. Toto chybné spustenie vypínača FI je nechcené.
Je taktiež možné, že spínací prvok 50 generuje spúšťací napäťový impulz, ktorý ale nestačí na to, aby vykonal spúšťacím prvkom 60 odpojenie od siete. Toto je obzvlášť možné u sieťovo napäťovo nezávislých vypínačov FI. Vypínač FI sa takto nespustí. Súčasne sa ale zabráni ďalšiemu nabitiu energetického akumulačného obvodu 30, pretože otvorením spínacieho prvku 50 nasleduje stály prietok prúdu z energetického akumulačného obvodu 30 cez spúšťací prvok 60. Tým je možné, že vypínač FI sa v ďalšom postupe nespustí ani pri unikajúcom prúde nad menovitým unikajúcim prúdom. Toto nespustenie môže viesť k ohrozeniu ľudí.
Jadro vynálezu spočíva v poskytnutí opatrení, ktoré zabránia, aby rušivé vplyvy mohli viesť ku spusteniu spínacieho prvku 50 pod vopred daným prahom. Toto sa dosiahne vybavením druhým spínačom 40' prahovej hodnoty.
Obrázok 2 uvádza modulárnu štruktúru známeho vypínača FI vo forme blokovej schémy, ktorá ozrejmuje rozdiel oproti známym vypínačom FI.
Podľa vynálezu je v ukázanej forme uskutočnenia spínacieho prvku 50 predradený druhý spínač 40' prahovej hodnoty. Druhý spínač 40' prahovej hodnoty blokuje, prípadne uzamkne spínací prvok 50 a uvoľní ho až po dosiahnutí určitého stavu nabitia energetického akumulačného obvodu 30 označeného ďalej ako minimálny stav nabitia.
Na to musí mať spínací prvok 50 druhý riadiaci vstup, ktorým môže byť spínací prvok 50 nastavený tak, že sa zabráni prepojeniu. Toto môže byť napríklad druhý riadiaci vstup tyristorovej tetródy.
S usporiadaním obvodov podľa vynálezu je možné položiť prah, prípadne minimálny stav nabitia tak, že sa potlačí množstvo prichádzajúcich chybných spustení. Tým sa dosiahne zlepšená odolnosť proti rušeniu. Na dosiahnutie maximálnej odolnosti proti rušeniu sa minimálny stav nabitia môže dimenzovať vždy podľa použitia vypínača Fl.
Minimálny stav nabitia sa pritom prirodzene nesmie voliť väčší ako žiadaný stav nabitia, pretože inak by sa zabránilo normálnemu spusteniu.
Ako prah, prípadne minimálny stav nabitia, sa môže voliť napríklad polovica žiadanej hodnoty stavu nabitia zodpovedajúca unikajúcemu prúdu s veľkosťou menovitého unikajúceho prúdu. Touto štandardnou hodnotou sa môže potlačiť viac ako polovica typických chýb alebo rušivých vplyvov na vypínač FI v napájacích sieťach.
Prednostne sa má minimálny stav nabitia voliť tak, že pri priložení práve takého minimálneho stavu nabitia na výstup energetického akumulačného obvodu 30, energia nahromadená v energetickom akumulačnom obvode 30 stačí na to, aby sa spúšťaciemu prvku 60 umožnilo odpojenie od siete. Tým sa môže bezpečne zabrániť vyššie opísanému prípadu nespustenia.
Obrázok 3 uvádza prvky usporiadania obvodov vypínača FI podľa vynálezu. Moduly 10, 20, 30, 40, 50 a 60 usporiadania obvodov zodpovedajú známemu oneskorovaciemu vypínaču FI.
Značkou Tx 1 je označený súčtový merací transformátor prúdu na napájacej sieti 12. Súčtový merací transformátor prúdu Txl tvorí zisťovacie zariadenie 10 v súlade s vynálezom. Súčtovým meracím transformátorom prúdu Txl sa zistí unikajúci prúd, do usporiadania zapojenia dochádzajú ale taktiež zvláštne rušivé vplyvy.
Za sekundárnym vinutím súčtového meracieho transformátora prúdu je zaradené upravovacie zapojenie 20..
Upravovacie zapojenie 20 obsahuje najskôr odpor Rl, ktorý slúži na tlmenie prstencových vinutých jadier s príliš vysokým sekundárnym napätím.
Kondenzátor Cl slúži na prispôsobenie na sekundárnu indukčnosť. Tým je možné naladiť rezonanciu upravovacieho zapojenia 20 na 50 Hz, prípadne na sieťovú frekvenciu.
Upravovacie zapojenie 20 ďalej obsahuje usmernenie so zdvojnásobením napätia. Usmerňovacie mostíkové zapojenie s Delonovým zapojením je vytvorené diódami Dl a D2 a kondenzátormi C2 a C3.
Za usmerňovacím mostíkovým zapojením je zaradená Zenerova dióda D3 ako napäťový referenčný prvok. Touto Zenerovou diódou D3 sa obmedzí napätie upravovacieho zapojenia 20. Toto zabraňuje príliš rýchlemu nabitiu ďalej zapojeného akumulačného kondenzátora C4 pri väčších unikajúcich prúdoch (od 5χΙΔη).
Za upravovacím zapojením 20 je ďalej zaradený energetický akumulačný obvod 30. Tento obvod v znázornenom uskutočnení obsahuje zdroj konštantného prúdu, ktorý je vytvorený hradlovým tranzistorom J1 riadeným poľom (FET) a odporom R2. Odpor R2 slúži na nastavenie žiadaného konštantného prúdu. Tranzistor riadený poľom (FET) je prevádzkovaný v závernej oblasti. Zdroj konštantného prúdu nechá pretekať prúd, ktorý závisí len v malej miere od priloženého napätia. Tým sa akumulačný kondenzátor nabije len pozvoľne a pri spúšťacom správaní sa dostane časové oneskorenie. Vybavenie zdrojom konštantného prúdu však nie je potrebné.
Jadro energetického akumulačného obvodu 30 sa skladá z akumulačného kondenzátora C4, ktorý sa pri vzniku unikajúceho prúdu nabije.
Akumulačný kondenzátor C4 sa cielene vybíja prostredníctvom odporu R3. Tým sa krátke unikajúce prúdy, ktorých trvanie je pod tolerančným časom vypínača Fl, nevedú ku spojitému nabíjaniu energetického akumulačného obvodu 30.
Prvý spínač 40 prahovej hodnoty, ktorý známym spôsobom monitoruje napätie na výstupe energetického akumulačného obvodu 30, je vytvorený Zenerovou diódou D4 zapojenou v závernom smere. Ak dosiahne napätie priložené na Zenerovej dióde D4 svoje prierazné napätie, bude Zenerovou diódou D4 prvý riadiaci vstup GK spínacieho prvku 50 spojený s výstupom energetického akumulačného obvodu 30.
Odpor R8 zapojený v sérii so Zenerovou diódou D4 slúži na nastavenie napätia pripojeného na Zenerovu diódu D4, a tým na nastavenie žiadaného stavu nabitia.
Od žiadaného stavu nabitia energetického akumulačného obvodu 30 nastaviteľného prierazného napätia Zenerovej diódy D4 a odporom R8 sú body P3 a P4 spojené prostredníctvom odporu R5. Tým spínač 40 prahovej hodnoty vyrobí riadiaci impulz na prvý riadiaci vstup GK spínacieho prvku 50.
Spínací prvok 50. prípadne elektronický spínač je v znázornenej forme uskutočnenia vytvorený tyristorovým náhradným zapojením s prívodom anódy A a prívodom katódy K, a taktiež prívodom hradia GA na strane anódy a prívodom hradia GK na strane katódy. Tyristorové náhradné zapojenie ďalej obsahuje pnp tranzistor Q1 a npn tranzistor Q2. ktorých kolektory a bázy sú spolu striedavo spojené, a rovnako odpor R6.
Prívod anódy A, prípadne emitor pnp tranzistora Q1 pritom leží na potenciále výstupu energetického akumulačného obvodu 30. Prívod katódy K je spojený so spúšťacím prvkom 60..
Tyristorové náhradné zapojenie slúži ako elektronický spínač. Pri normálnej prevádzke siete, t.z. pri nevyskytnutí sa unikajúceho prúdu, je tyristor blokovaný, t.z. že nemôže pretekať žiadny prúd medzi prívodom anódy A a prívodom katódy K a ďalej cez spúšťací prvok 60.
Pri dosiahnutí žiadaného stavu nabitia zapôsobí na prívod hradia GK na strane katódy prostredníctvom zopnutej Zenerovej diódy D4 riadiaci impulz, ktorý vedie ku zopnutiu tyristorového náhradného zapojenia.
Prívod hradia GK na strane katódy určuje napätie bázyemitora npn tranzistora Q2 prostredníctvom odporu R5. Kladné napätie na prívode hradia GK na strane katódy tak vedie k nastaveniu npn tranzistora Q2. Toto spôsobí, že sa tranzistory 01 a Q2 vzájomne nastavia, a že vplyvom vzájomného pôsobenia sa vo vnútri krátkeho časového intervalu vyregulujú.
Tyristorové náhradné zapojenie zostane po riadiacom impulze taktiež ešte vodivé.
Spínací prvok 50 sa prirodzene môže skladať namiesto z dvoch bipolárnych tranzistorov, taktiež z jednej tyristorovej tetródy, s hradlom na strane anódy a hradlom na strane katódy, ktorá je vyhotovená ako zvláštna súčasť. Táto tetróda môže byť riadiacimi prívodmi pripojená alebo odpojená.
Kondenzátor C7 nie je pre spínací prvok 50 bezpodmienečne nevyhnutnou súčasťou. Tvorí však dodatočnú ochrannú kapacitu proti chybnému spusteniu, pretože sa tlmí rušenie vychádzajúce zo spúšťacieho prvku 60, prípadne zo spúšťača s permanentným magnetom (PMA). Zvlášť pri minimálnom stave nabitia podstatne pod žiadanou hodnotou je vybavenie kondenzátorom C7 výhodné. Druhý spínač 40' prahovej hodnoty blokuje síce spínací prvok 50 až do dosiahnutia minimálneho stavu nabitia energetického akumulačného obvodu 30, v dôsledku čoho netrvá nebezpečenstvo nespustenia vypínača FI chybným zopnutím spínacieho prvku 50, môže však vždy ešte dôjsť k chybnému spusteniu vypínača FI pri hodnotách nad minimálnym stavom nabitia a pod žiadaným stavom nabitia. Tieto chybné spustenia sú kondenzátorom C7 ďalekosiahlo potlačené.
Podľa vynálezu je druhý riadiaci prívod GA spínacieho prvku 50 spojený s druhým spínačom 40' prahovej hodnoty.
Druhý spínač 40' prahovej hodnoty je na zapojení načrtnutom na obrázku 3 vytvorený tranzistorom J4 riadeným poľom s prívodom hradia G, prívodom kolektora D a prívodom emitora S..
Ako tranzistor J4 riadený poľom sa použije samostatne vedúci hradlový tranzistor riadený poľom s kanálom N (NJFET). Tento tranzistor je bez pripojenia riadiaceho napätia UGs vodivý. Spojenie medzi prívodom kolektora D a prívodom emitora S bude vysoko odporové až po pripojení záporného riadiaceho napätia UGs> ktoré je väčšie ako prahové napätie (UTH) závislé od výrobcu. Typická hodnota prahového napätia leží pri 5 V.
V predloženom zapojení je prívod kolektora D tranzistora J4 riadeného poľom pripojený na báze pnp tranzistora Q1.
Prívod hradia G tranzistora J4 riadeného poľom je spojený s nulovým potenciálom 0 a prívod emitora S s výstupom energetického akumulačného obvodu 30. Napätie na výstupe energetického akumulačného obvodu 30 tým slúži ako riadiace napätie UGsV tomto usporiadaní je tranzistor J4 riadený poľom vodivý až do dosiahnutia prahového napätia UTH na výstupe energetického akumulačného obvodu 3,0. Tým je spojený nakrátko emitor S. a kolektor D tranzistora J4 riadeného poľom, a tým taktiež báza a emitor pnp tranzistora Ol. Tým je pnp tranzistor Q1 blokovaný, a tým taktiež celé tyristorové náhradné zapojenie. Takto sa spoľahlivo zabráni chybnému zopnutiu spínacieho prvku 50.
Keď stav nabitia energetického akumulačného obvodu 30, a tým potenciál na prívode emitora stúpne - čo je prípad vzniku unikajúceho prúdu, ktorý sa má odpojiť - dostane sa záporným napätím hradia proti emitoru nastavenie tranzistora J4 riadeného poľom. Pri dosiahnutí prahového napätia je tranzistor J4 riadený poľom vysokoodporový.
Tým už nie sú bázy a emitor pnp tranzistora Q1 spojené nakrátko a tranzistory Q1 a Q2 sú uvoľnené na prepojenie spúšťacieho napäťového impulzu do spúšťacieho prvku 60..
S danými hodnotami usporiadania obvodov nevedú teda napájacie napäťové impulzy, ktoré zostávajú na prívode hradia G tranzistora J4 riadeného poľom pod prahovým napätím UTh, na zapnutie tyristora prípadne spínacieho prvku 50. Zmenou polovodičových fyzikálnych veličín tranzistora J4 riadeného poľom sa môže táto hodnota v určitých medziach meniť, takže usporiadaním obvodov sa dá nastaviť prah rušivého napätia vo vzťahu k menovitému unikajúcemu prúdu ľubovoľne blízko.
Namiesto samostatne vedúceho hradlového tranzistora J4 riadeného poľom s kanálom N (N-JFET), sú taktiež možné iné tranzistory ako napríklad hradlový tranzistor riadený poľom s kanálom P (P-JFET) alebo samostatne vedúce tranzistory MOSFET N alebo P. Tieto tranzistory musia však byť riadené inou polaritou. Výhodou týchto súčastí je, že MOSFET a hradlové tranzistory riadené poľom sú v podstate symetrické, tj. kolektor a emitor sa môže zameniť.
Na výrobu čo možno najmenšieho usporiadania obvodov sa tranzistor riadený poľom spolu s inými polovodičovými súčiastkami výhodne integruje na jednom čipe.
Ako je znázornené na obrázku 4 blokom 42\ môže sa ale ako alternatíva k tranzistoru J4 riadenému poľom použiť bipolárny tranzistor, tyristor, napäťovo riadený odpor alebo relé, ktoré môžu byť riadené napäťovým deličom, rozdeľovým zosilňovačom alebo komparátorom, ktoré sú symbolizované blokom 4ľ.
Pritom je podstatné, že napätie pripojené na energetický akumulačný obvod 30 je monitorované druhým spínačom 401 prahovej hodnoty a pri dosiahnutí minimálneho stavu nabitia je spínací prvok 50 uvoľnený.

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Usporiadanie obvodov ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, ktoré obsahuje:
    - zisťovacie zariadenie (10) pre unikajúci prúd v napájacej sieti (12), za ktorým je zvlášť zapojené upravovacie zapojenie (20) pre unikajúci prúd,
    - energetický akumulačný obvod (30), ktorý sa nabíja v závislosti od zisteného unikajúceho prúdu,
    - spínač (40) prahovej hodnoty, ktorý monitoruje stav nabitia energetického akumulačného obvodu (30),
    - spínací prvok (50) na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok (60) pre odpojovač aspoň jedného spotrebiča napájaného z napájacej siete (12), pričom spínač (40) prahovej hodnoty pri dosiahnutí vopred daného stavu nabitia (žiadaného stavu nabitia) energetického akumulačného obvodu (30) dá podnet na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok (60), vyznačujúce sa tým, že
    - je vybavené druhým spínačom (40') prahovej hodnoty,
    - ktorý až do dosiahnutia ďalšieho vopred daného stavu nabitia (minimálneho stavu nabitia) energetického akumulačného obvodu (30) blokuje spínací prvok (50).
  2. 2. Usporiadanie obvodov podľa nároku 1 vyznačujúce sa tým, že ďalší vopred daný stav nabitia (minimálny stav nabitia) energetického akumulačného obvodu (30) leží nad nutným stavom nabitia na fungovanie spúšťacieho prvku (60).
  3. 3. Usporiadanie obvodov podľa nároku 1 a 2 vyznačujúce sa tým, že druhý spínač (40') prahovej hodnoty je vytvorený samostatne vedúcim hradlovým tranzistorom (J4) riadeným poľom ochudobneného typu s kanálom N.
  4. 4. Usporiadanie obvodov podľa nároku 1, 2 a 3 vyznačujúce sa tým, že tranzistor (J4) riadený poľom je spolu s inými polovodičovými prvkami integrovaný na jednom čipe.
SK1516-2003A 2001-06-12 2002-06-11 Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker SK287930B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0090901A AT410735B (de) 2001-06-12 2001-06-12 Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter
PCT/AT2002/000173 WO2002101901A2 (de) 2001-06-12 2002-06-11 Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK15162003A3 true SK15162003A3 (sk) 2004-08-03
SK287930B6 SK287930B6 (sk) 2012-04-03

Family

ID=3682972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1516-2003A SK287930B6 (sk) 2001-06-12 2002-06-11 Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP1399998B1 (sk)
CN (1) CN1320716C (sk)
AT (1) AT410735B (sk)
AU (1) AU2002348706B2 (sk)
CZ (1) CZ20033308A3 (sk)
DE (1) DE50204331D1 (sk)
EE (1) EE04653B1 (sk)
ES (1) ES2246411T3 (sk)
HK (1) HK1067458A1 (sk)
HU (1) HU226289B1 (sk)
IL (2) IL157637A0 (sk)
NO (1) NO333802B1 (sk)
PL (1) PL199098B1 (sk)
SK (1) SK287930B6 (sk)
WO (1) WO2002101901A2 (sk)
ZA (1) ZA200306960B (sk)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT410735B (de) * 2001-06-12 2003-07-25 Moeller Gebaeudeautomation Kg Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter
HK1073581A1 (en) * 2005-07-06 2005-10-07 Lee Dick Kee A tester and method for detecting fault of relay by current injection.
DE102009043415B3 (de) 2009-09-29 2010-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Freilaufkreis
CN101820162B (zh) * 2010-05-18 2012-12-12 北京星网锐捷网络技术有限公司 过电流保护装置
DE102016205101A1 (de) * 2016-03-29 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Differenzstromsensor
WO2020114593A1 (de) * 2018-12-05 2020-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Messvorrichtung, elektrische anlage mit messvorrichtung und verfahren zum messen eines leckstromes

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3899717A (en) * 1973-07-16 1975-08-12 Electromagnetic Ind Inc Ground fault detectors
FR2481851A1 (fr) * 1980-04-30 1981-11-06 Merlin Gerin Dispositif de protection differentielle sensible a un courant unidirectionnel
DE3614552A1 (de) * 1986-04-29 1987-11-05 Siemens Ag Schutzschaltgeraet der installationstechnik
EP0370139B1 (en) * 1988-11-22 1993-09-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Circuit breaker with overcurrent protection
GB2244396B (en) * 1990-05-25 1994-02-23 Mk Electric Ltd Electrical protection devices
AT410735B (de) * 2001-06-12 2003-07-25 Moeller Gebaeudeautomation Kg Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter

Also Published As

Publication number Publication date
PL366764A1 (en) 2005-02-07
CN1320716C (zh) 2007-06-06
WO2002101901A2 (de) 2002-12-19
NO333802B1 (no) 2013-09-16
WO2002101901A3 (de) 2003-02-20
CZ20033308A3 (cs) 2004-05-12
EE200300479A (et) 2003-12-15
SK287930B6 (sk) 2012-04-03
NO20034160L (no) 2003-09-18
AU2002348706B2 (en) 2006-07-13
NO20034160D0 (no) 2003-09-18
EE04653B1 (et) 2006-06-15
ES2246411T3 (es) 2006-02-16
EP1399998A2 (de) 2004-03-24
EP1399998B1 (de) 2005-09-21
HU226289B1 (en) 2008-07-28
DE50204331D1 (de) 2005-10-27
IL157637A (en) 2008-11-26
HK1067458A1 (en) 2005-04-08
HUP0400190A2 (en) 2004-08-30
CN1515058A (zh) 2004-07-21
AT410735B (de) 2003-07-25
ATA9092001A (de) 2002-11-15
PL199098B1 (pl) 2008-08-29
IL157637A0 (en) 2004-03-28
ZA200306960B (en) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9270170B2 (en) Voltage sag corrector using a variable duty cycle boost converter
EP1178591B1 (en) Power supply device with detection of malfunctioning
US20060164776A1 (en) Current-limiting circuit and method for operating the circuit
US9786422B2 (en) Independent control of two solenoid operated valves over two wires in an irrigation system
US20150372474A1 (en) Circuit interruption device
CN105531896A (zh) 在固态错误电流限制器中提供隔离电源给栅极驱动电路的系统和方法
EP3522194B1 (en) Switching apparatus
EP0483164B1 (en) A ground fault circuit interrupter
SK15162003A3 (sk) Usporiadanie obvodov pre ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu
KR102096482B1 (ko) 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기
AU2018288619A1 (en) Solid state regulator and circuit breaker for high-power DC bus distributions
RU2241294C2 (ru) Устройство кужекова-крыночкина защиты электроприемников от превышения напряжения
US20210273638A1 (en) Universal semiconductor switch
EP3945650A1 (en) Electronic circuit breaker control unit
RU2158996C2 (ru) Устройство защиты и контроля сопротивления изоляции электротехнической системы
Tenca et al. A decentralized protection scheme for converters utilizing a dc-link inductor
CA2018831A1 (en) A.c. power controller with short circuit and overload protection
CN115443602A (zh) 具有安全相关关断系统的供能装置以及将供能装置关断的方法
RU2168200C2 (ru) Устройство управления и защиты преобразователя
SU1120420A1 (ru) Трехфазный коммутатор с защитой от коротких замыканий
KR20230142791A (ko) 역전류 차단 디바이스를 갖는 차량의 충전 전압 컨버터
KR20010003354A (ko) 전원공급장치의 고전압 입력 차단장치
SU1576895A1 (ru) Источник питани посто нного напр жени с защитой
RU2214645C2 (ru) Гибридный коммутационный аппарат постоянного тока
SU922937A1 (ru) Устройство для защиты электроустановки от замыкания на корпус в сети переменного тока i

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20130611